2024-07-09
在当今飞速发展的医疗健康领域，医学前沿的探索与临床实践的革新正以前所未有的速度推进，深刻影响着人类疾病的预防、诊断、治疗及康复过程。随着高通量测序、质谱检测、生物信息学、人工智能、精准医疗等高新技术的不断融合与应用，临床医学正经历着一场前所未有的变革。从癌症的个性化治疗到罕见病的基因疗法，从基于大数据的疾病预测模型到远程医疗技术的普及，每一项进步都在拓展医疗服务的边界，提升医疗质量与效率。
然而，医学知识的爆炸性增长也带来了挑战。因此，汇总当前医学前沿的研究进展与临床热点，不仅对促进学术交流、加快科研成果转化至关重要，也是满足健康需求、提升健康素养的重要途径。总览当前研究热点与挑战，了解未来研究的重点领域和潜在突破口，促进医学科学的持续创新和发展。
专题一 微生物组与健康的关系
微生物从人类诞生之日起便与之进行共同进化，形成了复杂的互作关系。其中，微生物的移位或其产生的代谢物通过扰动人体免疫系统，从而影响与其他器官相关的功能，最终形成了这种有趣的互作模式类似“轴“的关系。微生物-器官轴多组学分析可以全面覆盖各赛道临床疾病，且其应用中正处于发展阶段，其中新的技术研究方法不仅可以进一步提高临床医生及基础医学研究学者对疾病生物学的认识，在不久的将来将极大地推动临床疾病的个性化精准治疗。
肠道菌群-器官轴是指定植在肠道的微生物菌群与其它部位器官（脑、肾脏、肝脏、皮肤等）进行双向或多向交流的系统（图1）。在这个轴系统中，肠道菌群通过分泌小分子、酶、毒素等代谢物对宿主的代谢和生理过程进行调控，从而影响机体的健康状态和疾病发展。近年来，国家自然科学基金委设立了多项关于人体微生物组研究的重大课题与重点项目，聚焦于人体微生态系统的结构解析、功能挖掘以及与健康和疾病关联性的基础研究。
图1 肠道菌群-器官轴示意图
微生物-器官轴的研究方向主要是为了回答微生物介导疾病的生物学机制。例如解决肝炎-肝硬化-肝癌的发生的科学问题，我们可以利用肠道微生物-肝器官轴，结合宏基因组、人体代谢组、单细胞转录组、代谢组等技术从各个维度和角度来提供科学证据，从而更加全面地、深入地回答相应的科学问题。
图2 微生物-器官轴研究方向
专题二 微生物-器官轴分类
2.1、微生物-肠道轴（点击阅读详情）
微生物-肠道轴（Microbiota-Gut Axis）：最为人熟知的微生物-器官轴，肠道微生物与肠道上皮细胞、免疫细胞紧密互动，影响营养吸收、能量代谢、免疫系统发育及功能、以及神经信号传递（通过肠-脑轴）。
2.2、微生物-肝脏轴（点击阅读详情）
微生物-肝脏轴（Microbiota-Liver Axis）：肠道微生物通过门静脉系统与肝脏直接相连，影响肝脏的代谢、解毒功能及炎症状态。失衡的肠道菌群可导致脂肪肝、肝炎乃至肝硬化等疾病。
2.3、微生物-肺轴（点击阅读详情）
微生物-肺轴（Microbiota-Lung Axis）：尽管肺部传统上被认为是无菌环境，但越来越多证据表明，呼吸道微生物与肺部疾病（如哮喘、慢性阻塞性肺病）有关联，通过气溶胶传播或微生物移位影响肺部健康。
2.4、微生物-脑轴（点击阅读详情）
微生物-脑轴（Microbiota-Brain Axis）：包括肠-脑轴，指肠道微生物通过神经、内分泌及免疫途径与大脑沟通，影响情绪、认知功能、应激反应及睡眠等。微生物产生的代谢产物能穿越血脑屏障，影响神经递质平衡。
2.5、微生物-皮肤轴（点击阅读详情）
微生物-皮肤轴（Microbiota-Skin Axis）：皮肤上的微生物群落参与局部免疫调节，对抗病原体入侵，影响皮肤健康与疾病，如湿疹、银屑病等皮肤病。
2.6、微生物-口腔（点击阅读详情）
口腔菌群是人体微生物组重要组成部分，具有高度的多样性，包括数百种细菌、真菌、古菌和病毒等。不同的口腔部位如舌苔、口腔粘膜、牙菌斑具有独特的微生物物种组成，共同形成了复杂的生态系统。俗话说“病从口入”，口腔菌群在很多疾病的发生过程扮演重要的角色。
图3 器官轴分类
专题三 微生物-肿瘤发展与癌症治疗
微生物组与癌症之间存在密切关系，这种关系正在成为医学研究领域的一个新兴焦点。微生物组与癌症的关系可以从三方面去认识：
（1）某些已知的微生物病原体能直接导致癌症的发生，这些微生物也被称为致癌物，比如HPV病毒与宫颈癌、幽门螺杆菌与胃癌、EBV病毒与鼻咽癌等；
（2）人体共生微生物与癌症发生的协同关系，研究表明肠道菌群或口腔菌群的失调能通过微生物-器官轴影响远端器官肿瘤的发生发展；
（3）肿瘤内生微生物与癌症的关系，肿瘤组织内微生物通过调节肿瘤微环境促进或抑制肿瘤的发展。
微生物组与癌症存在复杂的互作关系，既有正面的抗癌作用，也有反面的致癌作用。深入研究这种关系，有助于我们更好地理解癌症的发生机制，开发新的预防和治疗方法，为癌症患者带来更多的希望和可能。
图4 微生物组与肿瘤的互作关
专题四 微生物组-器官轴研究思路
文章题目：The microbial metabolite trimethylamine N-oxide promotes antitumor immunity in triple-negative breast cancer
期刊：Cell Metabolism（IF：27.7）
技术手段：16S rRNA基因V3V4区测序、代谢组
乳腺癌的发病率逐年增高，并成为中国女性发病率最高的恶性肿瘤，是名副其实的“红颜杀手”。其中，三阴性乳腺癌（TNBC）恶性程度较高，患者生存预后较差，易出现早期复发和转移，且既往缺乏有效的针对性治疗策略，素有最“毒”乳腺癌之称。
与常见研究中报道的抗肿瘤激活剂直接作用于免疫细胞发挥功效不同，该文从独特视角出发，发现特殊微生物群落借助代谢产物氧化三甲胺（Trimethylamine N-oxide，TMAO），能够直接作用于肿瘤细胞，诱导其焦亡，继而促进免疫细胞浸润，最终发挥抗肿瘤作用。
文章题目：Hyodeoxycholic acid alleviates non-alcoholic fatty liver disease through modulating the gut-liver axis
期刊：Cell Metabolism（IF：27.7）
技术手段：转录组、宏基因组、胆汁酸靶向代谢组
非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)被认为是一种影响全球约四分之一人口的流行病。但驱动NAFLD发生和发展的病因和病理因素尚未完全阐明。此外，尚未有抗NAFLD药物得到国际权威机构的批准。胆汁酸(BAs)是一组由肝细胞内胆固醇合成的两亲性分子，BA-肠道菌群串扰与包括NAFLD在内的代谢性疾病有关，在调节宿主葡萄糖和脂质代谢中起重要作用。前期研究显示非12α-羟基化胆汁酸、猪胆酸（HCA）和猪脱氧胆酸（HDCA）在调节葡萄糖稳态和预测2型糖尿病未来风险方面具有治疗潜力。因此假设了一种药物治疗策略，通过靶向替代BA合成通路来治疗代谢性疾病。
